一种电平信号转换电路及转换方法

技术领域

本发明涉及电平转换电路技术领域，具体来说，涉及一种电平信号转换电路及转换方法。

背景技术

电平转换IC(Integrated Circuit)是一种专门用于电平信号转换的集成电路芯片，它可以将一个电平范围的输入信号转换为另一个电平范围的输出信号，以满足不同电压档位之间的通信需求。电平转换IC集成了多个功能模块，如电平移位器、电平保护器、电平隔离器等，可以实现复杂的电平转换功能，电平转换IC能够精确地将输入信号转换为目标电平范围内的输出信号，确保通信信号的可靠传输。

现有市面上的芯片电压各不相同，当不同电压档位的芯片需要通信时，就会面临电平信号无法转换通信的问题。目前通常做法是使用电平转换IC进行转换，然而在使用电平转换IC进行转换时仍存在如下劣势：

1、由于电平转换IC是专门设计用于电平信号转换的集成电路芯片，其独特的功能和高集成度使得其单价相对较高；

2、存在器件停产导致出现PCB改板的风险，由于市场需求的变化或供应商政策的调整，某些电平转换IC可能会停产或无法获得，这可能导致产品设计中使用的特定型号的IC无法继续获取，从而需要进行PCB改板或重新设计的风险；

3、由于不同芯片和系统之间的电平要求各不相同，电平转换IC通常提供广泛的电平转换范围而无法精准确定；

4、电平转换IC通常需要与其他外围电路元件配合使用，这可能需要更复杂的PCB布局和布线，增加设计上的困难。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种电平信号转换电路及转换方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种电平信号转换电路，该电平信号转换电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R17、电阻R18、电阻R19、芯片IC1、芯片IC2、场效应管Q1、场效应管Q2及述场效应管Q3；

芯片IC1分别与电阻R1、电阻R2及电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端分别与芯片IC1的通信信号INT1及电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端分别与芯片IC1的通信信号SDA1及电阻R5的一端连接，电阻R3的另一端分别与芯片IC1的通信信号SCL1及电阻R6的一端连接；

电阻R4、电阻R5及电阻R6的另一端分别与场效应管Q1、场效应管Q2及述场效应管Q3的源极连接，场效应管Q1的栅极分别与场效应管Q2的栅极、场效应管Q3的栅极、电阻R18、电阻R19、电阻R17的一端及芯片IC2连接，电阻R18的另一端分别与场效应管Q1的漏极及芯片IC2的通信信号INT2连接，电阻R19的另一端分别与场效应管Q1的漏极及芯片IC2的通信信号SDA2连接，电阻R17的另一端分别与场效应管Q3的漏极及芯片IC2的通信信号SCL2连接。

进一步的，芯片IC1为3.3V供电芯片。

进一步的，芯片IC2为5V供电芯片。

进一步的，通信信号INT1，通信信号SDA1及通讯信号SCL1均为芯片IC1的通信信号，通信信号INT2，通信信号SDA2及通讯信号SCL12均为芯片IC2的通信信号。

进一步的，电阻R1，电阻R2，电阻R3均为芯片IC1的上拉电阻。

进一步的，R17，R18，R19均为芯片IC2的上拉电阻。

进一步的，电阻R4，电阻R5及电阻R6均为限流电阻。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种电平信号转换方法，该电平信号转换方法包括以下步骤：

S1、将通信信号SCL2、通信信号SDA2及通信信号INT2输出3.3V高电平，使场效应管Q1，场效应管Q2及场效应管Q3处于不导通状态；

S2、通过电阻R1、电阻R2及电阻R3将通信信号SCL2、通信信号SDA2及通信信号INT2维持在5V高电平，实现芯片IC1和芯片IC2之间的高电平信号传输；

S3、将通信信号SCL2、通信信号SDA2及通信信号INT2输出为0V低电平，使场效应管Q1、场效应管Q2及场效应管Q3处于导通状态；

S4、将通信信号SCL1、通信信号SDA1及通信信号INT1信号拉至0V低电平，实现芯片IC1和芯片IC2之间的低电平信号传输。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供的电平信号转换电路，能够直接实现电平信号的转换，无需使用额外的转换芯片，从而能够减少信号的传输延迟和功耗，提高电平转换的速度和效率，并且具有更简单、更紧凑的电路结构，不仅减小了电路的面积，还降低了电路成本，使产品更具竞争力。

2、本发明提供的电平信号转换电路，所需要的器件相对较少，有利于PCB布局走线，使得PCB布局和走线更加简单和灵活，减少了设计上的困难，同时能够根据具体的通讯应用环境来定制，适应不同的电平转换需求，且电路的频率响应速度通常较快，可以满足高速通讯的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种电平信号转换电路的电路图；

图2是根据本发明实施例的一种电平信号转换方法的流程图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。

根据本发明的实施例，提供了一种电平信号转换电路及转换方法。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的电平信号转换电路，该电平信号转换电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R17、电阻R18、电阻R19、芯片IC1、芯片IC2、场效应管Q1、场效应管Q2及述场效应管Q3；

芯片IC1分别与电阻R1、电阻R2及电阻R3的一端连接，电阻R1的另一端分别与芯片IC1的通信信号INT1及电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端分别与芯片IC1的通信信号SDA1及电阻R5的一端连接，电阻R3的另一端分别与芯片IC1的通信信号SCL1及电阻R6的一端连接；

电阻R4、电阻R5及电阻R6的另一端分别与场效应管Q1、场效应管Q2及述场效应管Q3的源极连接，场效应管Q1的栅极分别与场效应管Q2的栅极、场效应管Q3的栅极、电阻R18、电阻R19、电阻R17的一端及芯片IC2连接，电阻R18的另一端分别与场效应管Q1的漏极及芯片IC2的通信信号INT2连接，电阻R19的另一端分别与场效应管Q1的漏极及芯片IC2的通信信号SDA2连接，电阻R17的另一端分别与场效应管Q3的漏极及芯片IC2的通信信号SCL2连接。

其中，芯片IC1为3.3V供电芯片。

其中，芯片IC2为5V供电芯片。

其中，通信信号INT1，通信信号SDA1及通讯信号SCL1均为芯片IC1的通信信号，通信信号INT2，通信信号SDA2及通讯信号SCL12均为芯片IC2的通信信号。

其中，电阻R1，电阻R2，电阻R3均为芯片IC1的上拉电阻。

其中，R17，R18，R19均为芯片IC2的上拉电阻。

其中，电阻R4，电阻R5及电阻R6均为限流电阻。

需要说得的是，芯片IC1是3.3V供电芯片，芯片IC2是5V供电芯片，INT，SDA和SCL为两个芯片通信信号，电阻R1，电阻R2，电阻R3是芯片IC1的5V上拉电阻，电阻R17，电阻R18，电阻R19是芯片IC2的3.3V上拉电阻，电阻R4，电阻R5，电阻R6均为限流电阻，场效应管Q1，场效应管Q2，场效应管Q3为信号开关MOS。

如图2所示，根据本发明的另一个实施例，还提供了一种电平信号转换方法，该电平信号转换方法包括以下步骤：

S1、将通信信号SCL2、通信信号SDA2及通信信号INT2输出3.3V高电平，使场效应管Q1，场效应管Q2及场效应管Q3处于不导通状态；

S2、通过电阻R1、电阻R2及电阻R3将通信信号SCL2、通信信号SDA2及通信信号INT2维持在5V高电平，实现芯片IC1和芯片IC2之间的高电平信号传输；

S3、将通信信号SCL2、通信信号SDA2及通信信号INT2输出为0V低电平，使场效应管Q1、场效应管Q2及场效应管Q3处于导通状态；

S4、将通信信号SCL1、通信信号SDA1及通信信号INT1信号拉至0V低电平，实现芯片IC1和芯片IC2之间的低电平信号传输。

需要说明的是，芯片IC2为主机，芯片IC1为从机，通信信号SCL2，通信信号SDA2，通信信号INT2输出3.3V高电平时，场效应管Q1、场效应管Q2及场效应管Q3的栅极电压减去源极电压(Vgs)为0V时，场效应管Q1，场效应管Q2，场效应管Q3不导通，且通信信号SCL1、通信信号SDA1及通信信号INT1因为上拉电阻R1、电阻R2及电阻R3的作用维持在5V高电平，芯片IC1和芯片IC2高电平信号传输完成。

通信信号SCL2，通信信号SDA2，通信信号INT2输出0V低电平时，场效应管Q1、场效应管Q2及场效应管Q3的栅极电压减去源极电压(Vgs)为3.3V时，场效应管Q1、场效应管Q2及场效应管Q3导通，且通信信号SCL1，通信信号SDA1及通信信号INT1被拉到0V低电平，芯片IC1和芯片IC2低电平信号传输完成。

需要说明的是，因芯片IC1和芯片IC2供电电压不同，不能直接通过通信传输数据，需设计电平转换电路来实现通信传输数据，通过上述原理完成高频信号数据传输，因此不同的IC高电平5V和3.3V不会出现冲突或倒灌电压的现象。

综上，借助于本发明的上述技术方案，本发明提供的电平信号转换电路，能够直接实现电平信号的转换，无需使用额外的转换芯片，从而能够减少信号的传输延迟和功耗，提高电平转换的速度和效率，并且具有更简单、更紧凑的电路结构，不仅减小了电路的面积，还降低了电路成本，使产品更具竞争力；本发明提供的电平信号转换电路，所需要的器件相对较少，有利于PCB布局走线，使得PCB布局和走线更加简单和灵活，减少了设计上的困难，同时能够根据具体的通讯应用环境来定制，适应不同的电平转换需求，且电路的频率响应速度通常较快，可以满足高速通讯的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。